一、采用水冷表冷器和定露點(diǎn)溫度控制方式
圖1．4所示為采用水冷表冷器和固定露點(diǎn)溫度控制方式的空氣處理流程。其空氣處理過程與上述噴水室相類似，主要的不同在于水冷表冷器因是通過傳熱面的間接冷卻，在相同的供冷溫度條件下所能處理達(dá)到的機(jī)器露點(diǎn)溫度顯然高于噴水室。所以，在采用這種空氣冷卻設(shè)備時，需注意室內(nèi)要求保持的基準(zhǔn)溫度和基準(zhǔn)相對濕度所確定的露點(diǎn)溫度不得太低。過低了，標(biāo)準(zhǔn)的制冷冷水機(jī)組即使供送5℃的冷水，也可能會顯得不夠。在這種情況下，有時不得不采用低溫乙二醇介質(zhì)，或者昂貴的化學(xué)吸收或物理吸附式除濕機(jī)組。圖1．5所示為夏季工況下相應(yīng)的各點(diǎn)空氣狀態(tài)。
 

 
 
 
 


 
 
二、采用水冷表冷器和無露點(diǎn)溫度控制方式
圖1．6所示是我國自80年代后開始比較流行的一種恒溫恒濕空調(diào)工程的空氣處理方式和自動控制原理。在圖1．6中，表示為了有效地控制室內(nèi)的干球溫度和相對濕度于所要求的控制精度范圍內(nèi)，室內(nèi)裝有干球溫度傳感器T和電容式相對濕度傳感器H。由于加熱器和加濕器的功能單一，只是分別與溫度和濕度相關(guān)，故可分別單獨(dú)由溫度顯示調(diào)節(jié)器TIC和濕度顯示調(diào)節(jié)器HIC進(jìn)行控制。但是由于表冷器兼具降溫和去濕兩種功能，其運(yùn)行既關(guān)系到室內(nèi)的干球溫度，又牽涉到室內(nèi)的相對濕度，所以，需同時由兩者信號控制，通過選擇器經(jīng)過比較，從兩者信號中選取其中之大者，作為有效信號來控制表冷器的運(yùn)行。這無異表明，如此控制的結(jié)果，干球溫度和相對濕度兩者的控制要求都將得到滿足。否則，只要其中任一參數(shù)得不到滿足，其相應(yīng)的控制信號便會克服另一參數(shù)控制器的輸出信號，而接手對表冷器施行符合其要求的控制。
 
 
 

 
 
 
顯然，這樣的控制圖式較之于前述幾種進(jìn)步得多。其控制的精度、可靠性也高得多。在相對濕度控制方面由于采用的是無露點(diǎn)控制，不必不問青紅皂白地一律把送風(fēng)空氣處理到露點(diǎn)溫度，因而所需的再熱量和冷熱抵消量在某些情況下可能會較之于前述各種方式小些，但卻不可能完全避免。其實(shí)，只要稍微深入一些分析，即可看到，在上述控制原理圖中，選擇器在絕大多數(shù)情況下總必然會選擇濕度控制信號的，因?yàn)樗惋L(fēng)空氣通過表冷器處理進(jìn)入房間后，室內(nèi)溫度總不會過高，除非室內(nèi)顯熱負(fù)荷較大。所以，其實(shí)際結(jié)果，冷熱抵消現(xiàn)象在多數(shù)情況下不會比定露點(diǎn)溫度控制方式好多少。有些文獻(xiàn)給出了恒溫恒濕類空調(diào)工程的空氣處理新方式，圖1．7所示為推薦采用的恒溫恒濕類空調(diào)工程的空氣處理新方式流程。圖1．8為其相應(yīng)的空氣處理過程中的各點(diǎn)狀態(tài)。圖中左側(cè)為其理論上的空氣處理過程，右側(cè)為基于工程實(shí)踐的簡化圖。
另外一些學(xué)者從空調(diào)設(shè)備方面提出恒溫恒濕制冷空調(diào)節(jié)能優(yōu)化方案：本改進(jìn)方案中，制冷壓縮機(jī)采用變頻壓縮機(jī)，由蒸發(fā)器出口溫度控制壓縮機(jī)頻率，同時再熱段的熱負(fù)荷由制冷機(jī)組的部分冷凝負(fù)荷承擔(dān)，加熱段的風(fēng)冷式換熱器與室外風(fēng)冷式冷凝器處于并聯(lián)狀態(tài)，由室內(nèi)溫度傳感器控制在冷凝器和風(fēng)冷式換熱器兩個支路上的流量控制器，兩流量控制器處于反向聯(lián)動狀態(tài)。當(dāng)室內(nèi)冷負(fù)荷變小需要增加再熱量時，同時調(diào)節(jié)兩流量控制器，增大風(fēng)冷換熱器管路制冷劑流量，減小空冷式冷凝器管路流量。我們把這種恒溫恒濕空調(diào)裝置稱為冷熱同源裝置，具體示意圖如圖1．9所示：
 
 


 
 
這種方法的主要特點(diǎn)是：首先由于用冷凝器的部分負(fù)荷替代了電加熱器，減少了冷熱抵消所需要的額外能耗，減少了總能耗，顯著的提高了COP；其次隨著室外溫度的降低，造成再熱量增大的原因?yàn)閮煞矫妫篴．室內(nèi)負(fù)荷降低，需提高送風(fēng)溫度；b．制冷量增大，露點(diǎn)溫進(jìn)一步降低。對于原因a因采用冷熱同源空調(diào)后，提高送風(fēng)溫度所需的熱量由部分制冷劑冷凝提供，不消耗額外能源，故隨著室外溫度降低冷熱同源空調(diào)的能耗并不增加，而傳統(tǒng)恒溫恒濕空調(diào)則為了提高送風(fēng)溫度加入更多的能量，因此冷熱同源空調(diào)節(jié)能效果愈加明顯；基于原因b采用變頻式壓縮機(jī)，由蒸發(fā)器出口空氣溫度傳感器發(fā)出信號來控制變頻壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)的冷量輸出，減少壓縮機(jī)耗功，進(jìn)一步降低恒溫恒濕制冷空調(diào)整體系統(tǒng)能耗。由以上原因可知隨著室外溫度的降低，冷熱同源空調(diào)比傳統(tǒng)的恒溫恒濕空調(diào)能耗更小，實(shí)際性能系數(shù)更高。還有文獻(xiàn)指出在排風(fēng)管道旁設(shè)置熱回收裝置，用排風(fēng)的能量來預(yù)處理新風(fēng)，可以減少引進(jìn)新風(fēng)所需的能耗。在夏季，室外空氣溫度一般都高于空調(diào)房間設(shè)定溫度，新風(fēng)量的引入是以增加空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷為代價的，此時應(yīng)取最小新風(fēng)量。其他季節(jié)，在保證最小新風(fēng)量的前提下，應(yīng)根據(jù)室內(nèi)熱濕負(fù)荷、設(shè)定溫濕度及室外空氣狀況選擇合適的新風(fēng)量及風(fēng)系統(tǒng)形式(一次回風(fēng)、二次回風(fēng)、全新風(fēng))。由于恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)具有多變量、非線性、大時滯等特點(diǎn)，在許多工程案例中，每個回路單獨(dú)運(yùn)行都較正常，但是所有回路同時工作，整個系統(tǒng)就會不穩(wěn)定。這是由于空調(diào)系統(tǒng)的各控制回路之間相互耦合、相互影響、相互干擾。普通的恒溫恒濕機(jī)組因?yàn)橐燃骖櫆囟染扔忠骖櫹鄬穸染?，往往在控制上會出現(xiàn)顧此失彼的現(xiàn)象。
 


 
 
在控制方面，PID(比例一積分一微分)控制器作為較早實(shí)用化的控制器已有多年歷史，現(xiàn)在仍然是應(yīng)用較廣泛的工業(yè)控制器。由于PID控制器有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便，對模型的適用性好等特點(diǎn)，因而成為較為廣泛的控制器。但是PID控制要求對系統(tǒng)建立的數(shù)學(xué)模型，由于空調(diào)系統(tǒng)是一個多輸入多輸出、干擾大、高度非線性、不確定性的系統(tǒng)，而且各個回路之間的耦合強(qiáng)烈，運(yùn)用PID控制在靜、動特性上往往滿足不了性能的要求。鑒于傳統(tǒng)的PID控制的不足，國內(nèi)外的學(xué)者開始嘗試運(yùn)用智能控制，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及各種混合控制方法，來代替PID控制。但由于都是在單回路上的應(yīng)用，在單回路上達(dá)到理想性能，在全局上卻達(dá)不到理想性能，同時由于各個回路之間的調(diào)節(jié)溫濕度有抵消作用，造成能耗的增加。有些學(xué)者運(yùn)用一些優(yōu)化方法進(jìn)行全局上的優(yōu)化控制或者用大系統(tǒng)理論進(jìn)行全局協(xié)調(diào)控制，來確定各個單回路的給定值，但它們也是基于系統(tǒng)的模型比較確定的基礎(chǔ)上，在系統(tǒng)很難建模的情況下，運(yùn)用這些控制方法有很大的難度，而且達(dá)不到全局性能的理想。在控制方面，模糊控制正在被應(yīng)用到空調(diào)系統(tǒng)控制中來。模糊控制是一種不依于被控過程數(shù)學(xué)模型的仿人思維的控制技術(shù)。它可以利用領(lǐng)域?qū)＜业牟僮鹘?jīng)驗(yàn)或知識建立被控系統(tǒng)的模糊規(guī)則，有較好的知識表達(dá)能力。模糊控制是一種從屬于智能控制的范疇的非線性控制。它直接采用語言型控制規(guī)則，出發(fā)點(diǎn)是現(xiàn)場操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專家的知識在設(shè)計(jì)中不需要建立被控對象的數(shù)學(xué)模型。模糊控制按照被控對象可以分為三種結(jié)構(gòu)形式，即一般結(jié)構(gòu)形式、雙模式結(jié)構(gòu)形式和自組織結(jié)構(gòu)形式。如模糊控制與PID控制結(jié)合的模糊PID控制為雙模式結(jié)構(gòu)，自適應(yīng)模糊控制為自組織結(jié)構(gòu)等。
將模糊控制和PID控制結(jié)合起來應(yīng)用到恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的控制中，使空調(diào)控制系統(tǒng)具有易于熟悉，可靠性高，適用性強(qiáng)，能獲得專家知識和熟練操作經(jīng)驗(yàn)的良好自動化效果等特點(diǎn)。
 


 
 
 
國內(nèi)在模糊控制方面的研究雖然起步較晚，但是發(fā)展很快，取得了一些令人鼓舞的成就。盡管如此，其應(yīng)用成果的數(shù)量和質(zhì)量均有待進(jìn)一步提高。上世紀(jì)90年代初，國內(nèi)一些空調(diào)生產(chǎn)廠家率先從國外(尤其是日本)引進(jìn)了模糊控制技術(shù)，目前已有一些產(chǎn)品問世。但是這些產(chǎn)品和國外先進(jìn)技術(shù)相比還存在一定差距。表現(xiàn)在智能化程度不高、控制效果不太理想等，要解決這些問題，不但需要控制領(lǐng)域的相關(guān)知識，更重要的是需要制冷學(xué)科的知識，因此作者認(rèn)為應(yīng)用研究的不深入是造成國產(chǎn)模糊控制器在空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用效果不理想的主要原因，結(jié)合空調(diào)系統(tǒng)本身來研究模糊控制是提高家用空調(diào)性能的重要措施之一，總之，空調(diào)控制自動化是暖通工藝與控制自動化技術(shù)相結(jié)合的統(tǒng)一體，二者是相互促進(jìn)的?？照{(diào)專業(yè)領(lǐng)域的迅速發(fā)展和不斷更新，為控制自動化提供了廣闊的應(yīng)用前景，同時控制自動化技術(shù)的發(fā)展也為空調(diào)領(lǐng)域的開發(fā)提供了強(qiáng)有力的手段。http://www.dgzhenghang.cn